(57)【要約】  本開示は、光電池セル（１００）、光電池セル配列（１０００）、太陽電池セル、および光電池セル作製方法に関する。光電池セルは、シリコンウエハ（１）と、ゲート線層（２）と、側部電極（３）と、第１電極（４）と、背面電気層（６）と、第２電極（５）とを含む。シリコンウエハは、シリコン基板（１１）と、表拡散層（１２）と、側部分離層と、背面分離層とを含む。側部分離層および背面分離層の少なくとも１つの少なくとも一部が表拡散層と同じ拡散層である。ゲート線層は、表拡散層上に配置される。側部電極は、側部分離層上に配置されるとともにゲート線層に電気的に接続される。第１電極は、背面分割層上に配置されるとともに側部電極に電気的に接続される。背面電気層および第２電極は両方ともシリコンウエハのバックライト面に配置される。背面電気層は、第２電極に電気的に接続されるとともに第１電極と接触していない。
2019519939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電池セル（１００）であって、
シリコンウエハ（１）であって、前記シリコンウエハ（１）がシリコン基板（１１）と、表拡散層（１２）と、側部分割層と、裏分割層とを含み、前記シリコン基板（１１）の裏面が第１領域と第２領域とを含み、前記表拡散層（１２）が前記シリコン基板（１１）の表面に配置され、前記側部分割層が前記シリコン基板（１１）の側面に配置され、前記裏分割層が前記第１領域のみに配置されるとともに前記第１領域を完全に覆い、前記側部分割層および前記裏分割層の少なくとも１つの少なくとも一部が前記表拡散層（１２）と同じタイプの拡散層である、シリコンウエハ（１）と、
前記表拡散層（１２）上に配置されたゲート線層（２）と、
前記側部分割層上に配置されるとともに前記ゲート線層（２）に電気的に接続された側部電極（３）と、
前記裏分割層上に配置されるとともに前記側部電極（３）に電気的に接続された第１電極（４）と、
裏電気層（６）および第２電極（５）であって、前記裏電気層（６）および前記第２電極（５）が両方とも前記第２領域に配置され、前記裏電気層（６）が前記第２電極（５）に電気的に接続されるとともに前記第１電極（４）と接触していない裏電気層（６）および第２電極（５）と、
を含む光電池セル（１００）。
【請求項２】
前記裏分割層が前記第１領域を完全に覆う裏拡散層（１４）である、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項３】
前記シリコン基板（１１）がＰ型のものであり、前記表拡散層（１２）および前記裏拡散層（１４）の各々がリン拡散層である、請求項２に記載の光電池セル（１００）。
【請求項４】
前記第１電極（４）の各外エッジが、前記シリコンウエハ（１）の厚さ方向に沿って突出しているとき、前記第１領域のプロファイル線の上に位置する、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項５】
前記第１領域および前記第２領域の各々が分離していない領域である、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項６】
前記第１領域と前記第２領域との間に間隙が存在する、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項７】
前記裏電気層（６）が前記第２領域を完全に覆い、前記第２電極（５）が前記裏電気層（６）上に配置される、請求項６に記載の光電池セル（１００）。
【請求項８】
前記側部分割層が、前記シリコン基板（１１）の前記側面を完全に覆う側部拡散層（１３）である、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項９】
前記シリコン基板（１１）がＰ型のものであり、前記表拡散層（１２）および前記側部拡散層（１３）の各々がリン拡散層である、請求項８に記載の光電池セル（１００）。
【請求項１０】
前記ゲート線層（２）が前記側部電極（３）の長さ方向に垂直に延在する複数の第２ゲート線（２１）を含む、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項１１】
前記側部電極（３）に垂直な方向における前記シリコンウエハ（１）のスパンが２０ｍｍ〜６０ｍｍである、請求項１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項１２】
前記シリコンウエハ（１）が長方形シートであり、前記第１電極（４）および前記第２電極（５）がそれぞれ前記シリコンウエハ（１）の２つの長い側に対して配置されるとともに前記シリコンウエハ（１）の長さ方向に沿って延在し、前記側部電極が、前記シリコンウエハ（１）の、前記第１電極（４）の側部の長い側に隣接した側面に配置される、請求項１１に記載の光電池セル（１００）。
【請求項１３】
前記光電池セル（１００）が反射防止層（１０１）をさらに含み、前記反射防止層（１０１）が前記ゲート線層（２）と前記表拡散層（１２）との間に配置される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光電池セル（１００）。
【請求項１４】
前記反射防止層（１０１）がさらに前記側部電極（３）と前記側部分割層との間に配置される、請求項１３に記載の光電池セル（１００）。
【請求項１５】
光電池セル（１００）を作製するための方法であって、前記作製方法が、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光電池セル（１００）を作製するために使用され、前記作製方法が以下のステップ：
Ａ：シリコン基板（１１）を得るステップと、
Ｂ：シリコンウエハ（１）を得るために、前記シリコン基板（１１）に表拡散層（１２）と、側部分割層と、裏分割層とを作製するステップと、
Ｃ：前記シリコンウエハ（１）に裏電気層（６）と、第２電極（５）と、第１電極（４）と、側部電極（３）と、ゲート線層（２）とを作製するステップと
を含む、光電池セル（１００）を作製するための方法。
【請求項１６】
ステップＡが具体的には、
複数のシリコン基板（１１）を得るために、四角形の標準のシリコン基板本体を長さ不変のルールに従い少なくとも１回分割することである、請求項１５に記載の光電池セル（１００）を作製するための方法。
【請求項１７】
前記裏分割層が前記第１領域を完全に覆う裏拡散層（１４）であり、前記側部分割層が、前記シリコン基板（１１）の側面を完全に覆う側部拡散層（１３）であり、ステップＢが具体的には、
Ｂ１：前記シリコン基板（１１）の全ての表面に同じタイプの拡散層を作製すること、
Ｂ２：前記拡散層の、前記表拡散層（１２）、前記側部拡散層（１３）、および前記裏拡散層（１４）として使用される部分に保護層を施すこと、
Ｂ３：前記拡散層の、前記保護層が施されていない部分を除去すること、ならびに
Ｂ４：前記表拡散層（１２）、前記側部拡散層（１３）、および前記裏拡散層（１４）を得るために前記保護層を除去すること
である、請求項１５に記載の光電池セル（１００）を作製するための方法。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の複数の光電池セル（１００）を、直列および／または並列に接続することにより形成される光電池セル配列（１０００）。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光電池セル配列（１０００）を含む太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池セル技術の分野ならびに特に、光電池セル、光電池セル配列、太陽電池セル、および光電池セルを作製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術における結晶シリコン太陽光電池セルについて、裏面および表面の各々は、光電池セルの正および負電極として２〜３つの銀の主ゲート線を有する。これらの銀の主ゲート線は多量の銀ペーストを消費するのみならず、入射光を遮ることにより光電池セルの効率の低下を引き起こす。加えて、正および負電極はそれぞれ光電池セルの裏面および表面に分布する。したがって、光電池セルが直列に接続されるとき、光電池セルの表面の負電極は、はんだストリップを使用することにより、隣接する光電池セルの裏面の正電極に溶接される必要がある。結果として、扱いにくい溶接プロセスおよび多量の溶接材料の使用などの問題が引き起こされる。さらに、溶接中および後続の積層プロセスにおいて、光電池セルおよびはんだストリップは容易に損傷を受ける。ここで、表面は受光面を指し、裏面はバックライト面を指す。
【０００３】
加えて、関連技術における光電池セル配列は、通常は、７２または６０個の光電池セルを直列に順次接続して、６つのセルストリングにより形成された３つのループを形成することにより形成される。この場合、少なくとも３つのダイオードが通常は必要とされ、その結果、バイパス保護を実施するために１つのダイオードが各ループに配置される。ダイオードは通常は、セルの接続箱において配置される。結果として、一体化された接続箱の費用は増加し、セルの構造的複雑さが増す。さらに、複数の光電池セルを直列に接続することにより形成された直列接続構成要素が再び直列に接続される場合、接続ケーブルの使用量は大きく、材料の浪費は莫大である。結果として、発電所の費用は増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、先行技術に存在する技術的問題のうちの少なくとも１つを解決することをねらいとしている。この目的のために、本開示は光電池セルを提供し、この光電池セルは、良好な耐漏出性能および高出力を有する。
【０００５】
本開示はさらに、前述の光電池セルを作製するための方法を提供する。
【０００６】
本開示はさらに、前述の光電池セルを有する光電池セル配列を提供する。
【０００７】
本開示はさらに、前述の光電池セル配列を有する太陽電池セルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１態様による光電池セルは、シリコンウエハであって、シリコンウエハがシリコン基板と、表拡散層と、側部分割層と、裏分割層とを含み、シリコン基板の裏面が第１領域と第２領域とを含み、表拡散層がシリコン基板の表面に配置され、側部分割層がシリコン基板の側面に配置され、裏分割層が第１領域のみに配置されるとともに第１領域を完全に覆い、側部分割層および裏分割層の少なくとも１つの少なくとも一部が表拡散層と同じタイプの拡散層である、シリコンウエハと、表拡散層上に配置されたゲート線層と、側部分割層上に配置されるとともにゲート線層に電気的に接続された側部電極と、裏分割層上に配置されるとともに側部電極に電気的に接続された第１電極と、裏電気層および第２電極であって、裏電気層および第２電極が両方とも第２領域に配置され、裏電気層が第２電極に電気的に接続されるとともに第１電極と接触していない裏電気層および第２電極とを含む。ここで、シリコン基板の裏面はシリコン基板のバックライト面を指し、シリコン基板の表面はシリコン基板の受光面を指す。
【０００９】
本開示により光電池セルは、良好な耐漏出性能および高出力を有する。
【００１０】
いくつかの実施形態において、裏分割層は第１領域を完全に覆う裏拡散層である。
【００１１】
いくつかの実施形態において、シリコン基板はＰ型のものであり、表拡散層および裏拡散層の各々はリン拡散層である。
【００１２】
いくつかの実施形態において、第１電極の各外エッジは、シリコンウエハの厚さ方向に沿って突出しているとき、第１領域のプロファイル線の上に位置する。
【００１３】
いくつかの実施形態において、第１領域および第２領域の各々は分離していない領域である。
【００１４】
いくつかの実施形態において、第１領域と第２領域との間に間隙が存在する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、裏電気層は第２領域を完全に覆い、第２電極は裏電気層上に配置される。
【００１６】
いくつかの実施形態において、側部分割層は、シリコン基板の側面を完全に覆う側部拡散層である。
【００１７】
いくつかの実施形態において、シリコン基板はＰ型のものであり、表拡散層および側部拡散層の各々はリン拡散層である。
【００１８】
いくつかの実施形態において、ゲート線層は側部電極の長さ方向に垂直に延在する複数の第２ゲート線を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、側部電極に垂直な方向におけるシリコンウエハのスパンは２０ｍｍ〜６０ｍｍである。
【００２０】
いくつかの実施形態において、シリコンウエハは長方形シートであり、第１電極および第２電極はそれぞれシリコンウエハの２つの長い側に対して配置されるとともにシリコンウエハの長さ方向に沿って延在し、側部電極は、シリコンウエハの、第１電極の側部の長い側に隣接した側面に配置される。
【００２１】
いくつかの実施形態において、光電池セルが反射防止層をさらに含み、反射防止層はゲート線層と表拡散層との間に配置される。
【００２２】
いくつかの実施形態において、反射防止層がさらに側部電極と側部分割層との間に配置される。
【００２３】
本開示の第２態様による光電池セルを作製するための方法が、本開示の第１態様による光電池セルを作製するために使用され、作製方法は以下のステップ：Ａ：シリコン基板を得るステップと、Ｂ：シリコンウエハを得るために、シリコン基板に表拡散層と、側部分割層と、裏分割層とを作製するステップと、Ｃ：シリコンウエハに裏電気層と、第２電極と、第１電極と、側部電極と、ゲート線層とを作製するステップとを含む。
【００２４】
いくつかの実施形態において、ステップＡは具体的には、複数のシリコン基板を得るために、四角形の標準のシリコン基板本体を長さ不変のルールに従い少なくとも１回分割することである。
【００２５】
いくつかの実施形態において、裏分割層は第１領域を完全に覆う裏拡散層であり、側部分割層は、シリコン基板の側面を完全に覆う側部拡散層であり、ステップＢは具体的には、Ｂ１：シリコン基板の全ての表面に同じタイプの拡散層を作製すること、Ｂ２：拡散層の、表拡散層、側部拡散層、および裏拡散層として使用される部分に保護層を施すこと、Ｂ３：拡散層の、保護層が施されていない部分を除去すること、Ｂ４：表拡散層、側部拡散層、および裏拡散層を得るために保護層を除去することである。
【００２６】
本開示の第３態様による光電池セル配列は、本開示の第１態様による光電池セルを直列および／または並列に接続することにより形成される。
【００２７】
本開示の第４形態による太陽電池セルは、本開示の第３態様による光電池セル配列を含む。
【００２８】
本開示の実施形態の追加的な態様および利点は以下の説明において部分的に与えられ、以下の説明から部分的に明らかになり、または、本開示の実施形態の実施から学習される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の態様による光電池セルの表側の概略図である。
【図２】図１に示された光電池セルの裏側の概略図である。
【図３】図２に示された光電池セルの側面の概略図である。
【図４】導電性バンドを使用することにより図１に示された２つの光電池セルを直列に接続する概略図である。
【図５】導電性バンドが除去された、図４に示された２つの光電池セルの概略図である。
【図６】本開示の実施形態による光電池セル配列の概略図である。
【図７】図６に示された光電池セル配列の回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
添付図面の参照符号：
光電池セル配列１０００、はんだストリップ１００１、母線１００２、
第１光電池セル配列１００Ａ、第２光電池セル配列１００Ｂ、第３光電池セル配列１００Ｃ、
光電池セル１００、
シリコンウエハ１、シリコン基板１１、表拡散層１２、側部拡散層１３、裏拡散層１４、反射防止層１０１、
ゲート線層２、二次ゲート線２１、側部電極３、第１電極４、第２電極５、
裏電気層６。
【００３１】
本開示の実施形態が詳細に言及される。本明細書において図面を参照して説明される実施形態は例示的、例証的なものであり、本発明を大まかに理解するために使用されるべきである。以下で添付図面を参照して説明される実施形態は本開示を説明することをねらいとした例示的なものであるが、本開示への限定としては理解され得ない。
【００３２】
以下は、本開示の異なる構造を達成するために多くの異なる実施形態または例を提供する。本開示を単純化するために、特定の例の構成要素および設定が以下に記載される。当然、それらは単に例であり、本開示を限定することを意図されたものではない。加えて、本開示は、異なる例において参照符号の数字および／または参照符号の文字を繰り返すことができるが、そのような繰り返しは単純化および明確さのためであり、このことは、検討された実施形態および／または設定の間の関係を示すものではない。加えて、本開示は様々な特定のプロセスおよび材料の例を提供するが、当業者は、他のプロセスの適用可能性および／または他の材料の使用を認識し得る。
【００３３】
本開示の第１態様の実施形態による光電池セル１００が添付図面を参照して以下に説明される。光電池セル１００は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するためのバックコンタクトタイプの太陽光電池セルである。
【００３４】
本開示のこの実施形態による光電池セル１００は、シリコンウエハ１と、ゲート線層２と、側部電極３と、第１電極４と、裏電気層６と、第２電極５とを含む。シリコンウエハ１は、シリコン基板１１と、表拡散層１２と、側部分割層と、裏分割層とを含む、
【００３５】
シリコン基板１１はシート形であり、厚さ方向のシリコン基板１１の２つの表面はそれぞれ、表面および裏面であり、表面は側面を使用することにより裏面に接続される。表拡散層１２はシリコン基板１１の表面に配置される。例えば、本開示の任意の実施形態において、表拡散層１２はシリコン基板１１の表面を完全に覆い、それにより表拡散層１２の製造の困難さを減少させ、製造効率を増加させ、製造費用を低下させる。
【００３６】
側部分割層はシリコン基板１１の側面に配置される。例えば、側部分割層はシリコン基板１１の１つのみの側面に配置されてもよく、または複数の側面に配置されてもよい。任意に、側部分割層はシリコン基板１１の１つのみの側面に配置されるとともに側面を完全に覆う。したがって、側部分割層を製造するおよび作製するのが便利である。
【００３７】
側部電極３は側部分割層上に配置される。すなわち、側部電極３は側部分割層上に直接的または間接的に配置され得る。この場合、側部電極３はシリコンウエハ１の側面に配置されるとともに側部分割層に対応する。すなわち、側部電極３は、側部分割層が位置する側面に垂直な方向に沿って突出しているとき、側部分割層のプロファイル線を越えない。
【００３８】
側部電極３はシリコンウエハ１の側面に配置され、シリコンウエハ１に埋め込まれていない。したがって、光電池セル１００の製造上の困難さ全体を減じることができ、製造プロセスを単純化することができ、製造効率を増大させることができ、製造費用を低下させることができる。
【００３９】
シリコン基板１１の裏面は第１領域と第２領域とを含み、第１領域および第２領域は共通部分セットを有しない。第１領域および第２領域は互いに接触していてもよく、または互いに接触していなくてもよい。すなわち、第１領域のプロファイル線および第２領域のプロファイル線は互いに接触していてもよく、または互いに接触していなくてもよい。例えば、裏分割層の、裏電気層６に接触するか近い部分が絶縁層である場合、第１領域および第２領域は互いに接触していてもよく、裏分割層の、裏電気層６に接触するか近い部分が表拡散層１２と同じタイプの拡散層である場合、第１領域および第２領域は互いに接触していなくてもよい。
【００４０】
第１領域は分離していない領域であってもよい。すなわち、第１領域が複数の部分領域にランダムに分割される場合、複数の部分領域は、連続的な第１領域を形成するように、全て互いに連通し得る。第２領域は分離していない領域であってもよい。すなわち、第２領域が複数の部分領域にランダムに分割される場合、複数の部分領域は、連続的な第２領域を形成するように、全て互いに連通し得る。
【００４１】
裏分割層は第１領域にのみ配置される。すなわち、第１領域以外のシリコン基板１１の裏面の残りの表面は裏分割層を有さず、さらに、裏分割層は第１領域を完全に覆う。このようにして、第１領域が分離していない連続的な領域である場合、裏分割層は分離していなくてもよい、すなわち、シリコン基板１１上に連続的に配置され得る。
【００４２】
したがって、裏分割層はシリコン基板１１上に連続的に、すなわち分離せずに配置され、シリコン基板１１上にばらばらに、すなわち、不連続的に、例えば散らばった点の形またはシマウマ形など分離した形態で散らばらない。したがって、裏分割層の製造の困難さは大幅に減少し、製造効率は増加し、製造費用は低下し、光電池セル１００の出力は効果的に増加し得る。
【００４３】
ゲート線層２は表拡散層１２上に配置される。すなわち、ゲート線層２は、表拡散層１２上に直接的または間接的に配置され得る。この場合、ゲート線層２はシリコンウエハ１の表面に配置されるとともに表拡散層１２に対応する。換言すると、ゲート線層２は、シリコンウエハ１の厚さ方向に沿って突出しているとき、表拡散層１２のプロファイル線を越えない。ここで、シリコンウエハの表面はシリコンウエハの受光面を指し、シリコンウエハの裏面はシリコンウエハのバックライト面を指す。
【００４４】
例えば、本開示のいくつかの実施形態において、シリコンウエハ１は反射防止層１０１をさらに含んでもよく、反射防止層１０１は、表拡散層１２上に配置されてもよい。このようにして、シリコンウエハ１が反射防止層１０１を含む場合、ゲート線層２は反射防止層１０１上に直接的に配置され得る。しかしながら、シリコンウエハ１が反射防止層１０１を含まない場合、ゲート線層２は、表拡散層１２上に直接的に配置され得る。
【００４５】
第１電極４は裏分割層上に配置される。すなわち、第１電極４は裏分割層上に直接的または間接的に配置され得る。この場合、第１電極４はシリコンウエハ１の裏面に配置されるとともに第１領域に対応する。換言すると、第１電極４は、シリコンウエハ１の厚さ方向に沿って突出しているとき、第１領域を越えない。例えば、第１電極４はさらに、不動態化層を使用することにより、裏分割層上に間接的に配置され得る。
【００４６】
裏電気層６および第２電極５は共に第２領域に配置される。すなわち、裏電気層６および第２電極５は、シリコン基板１１の裏面の第２領域に直接的または間接的に配置され得る。この場合、裏電気層６および第２電極５はシリコンウエハ１の裏面に配置されるとともに第２領域に対応する。すなわち、裏電気層６および第２電極５は、シリコンウエハ１の厚さ方向に沿って突出しているとき、第２領域を越えない。例えば、裏電気層６および第２電極５はさらに、不動態化層を使用することにより、シリコン基板１１の裏面に間接的に配置され得る。第１電極４は裏電気層６と接触しておらず、第２電極５とも接触していない。
【００４７】
加えて、本開示のいくつかの実施形態において、裏電気層６および第２電極５は互いに重ね合わされなくてもよく、互いに接触接続していることに留意されるべきである。この場合、裏電気層６および第２電極５はそれぞれ、シリコンウエハ１の裏面に完全に配置されており、互いに直接接触しているとともに互いに電気的に接続されている。したがって、空間は完全に使用されることができ、光電池セル１００の出力は増加する。本開示のいくつかの他の実施形態において、裏電気層６および第２電極５はさらに、互いに重ね合わされ得る。この場合、裏電気層６および第２電極５が重ね合わされた後に得られる合体セット表面はシリコンウエハ１の裏面に配置される。
【００４８】
本明細書において、導電性媒体が表拡散層１２上に配置される（例えば、直接的に配置されるか本明細書において説明された反射防止層１０１を使用することにより間接的に配置される）場合、あるタイプの電荷が取集され得、導電性媒体が、シリコン基板１１上にあって表拡散層１２を有しない表面に配置される（例えば、直接的に配置されるか本明細書において説明された反射防止層１０１または不動態化層を使用することにより間接的に配置される）場合、別のタイプの電荷が取集され得ることが留意されるべきである。本明細書において、導電性媒体がシリコンウエハからの電荷を取集する原理は、当業者によく知られているはずであることが留意されるべきである。詳細は本明細書において再び説明されない。
【００４９】
例えば、シリコン基板１１がＰ型シリコンである場合、表拡散層１２はリン拡散層であってもよい。この場合、リン拡散層上に配置された導電性媒体は負の電荷を取集することができ、非リン拡散層上に配置された導電性媒体は正の電荷を取集することができる。
【００５０】
このようにして、ゲート線層２は、表拡散層１２上に配置される（例えば、直接的に配置されるか反射防止層１０１を使用することにより間接的に配置される）ため、ゲート線層２は第１タイプの電荷（例えば負の電荷）を取集し得る。裏電気層６はシリコン基板１１の裏面に配置され（例えば、直接的に配置されるか不動態化層を使用することにより間接的に配置される）、その結果、裏電気層６は第２タイプの電荷（例えば正の電荷）を取集し得る。
【００５１】
加えて、反射防止層１０１はさらに、本明細書において説明された側部電極３と側部分割層との間に配置される。この場合、シリコンウエハ１の表面全体および一方の側面の各々の外面は反射防止層１０１を有することができ、それにより製造および組立てを容易にする。加えて、本明細書において説明された反射防止層１０１の概念は当業者によく知られているはずであり、反射防止層は反射を減少させるとともに電荷取集を強化する主な役割を担っていることが留意されるべきである。例えば、反射防止層１０１の材料は、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮｘＯｙ、およびＳｉＮｘＣｙを含み得るがこれらに限定されない。
【００５２】
具体的には、第１電極４は、側部電極３を使用することによりゲート線層２に電気的に接続され、その結果、ゲート線層２により取集される第１タイプの電荷（例えば負の電荷）は第１電極４（例えば、負電極）に移動させられてもよく、第２電極５は、裏電気層６に電気的に接続され、その結果、裏電気層６により取集された第２タイプの電荷（例えば正の電荷）は第２電極５（例えば、正電極）に移動させられてもよい。したがって、第１電極４および第２電極５は、電気エネルギーを出力するために光電池セル１００の正および負電極として機能し得る。加えて、側部電極３はシリコンウエハ１の側面に配置されることから、ゲート線層２は、側部電極３を使用することにより、簡単かつ便利に第１電極４に効果的に電気的に接続されることができ、それにより、光電池セル１００の作動信頼性を確実にする。
【００５３】
当業者は、第１電極４および第２電極５は極性が反対の電極であり、すなわち、互いに導電接続されず、または互いに電気的に接続されないことを理解することができる。この場合、第１電極４、第１電極４に電気的に接続された全ての構成要素、および第２電極５、および第２電極５に電気的に接続された全ての構成要素は、直接的に導電接続され得ず、任意の外部導電性媒体を使用することにより間接的に導電接続され得ず、例えば、互いに接触していなくてもよく、または、絶縁材料を使用することにより切り離されていてもよく、それにより、第１電極４および第２電極５が短絡するのを防ぐ。
【００５４】
裏分割層は、シリコン基板１１を使用することにより、第１電極４および第２電極５が短絡するのを防ぐ、すなわち、第１電極４およびシリコン基板１１が互いに直接的に接触して短絡を引き起こすのを防ぐように構築される。例えば、裏分割層は、表拡散層１２と同じタイプの拡散層、および／または絶縁層であってもよい。すなわち、裏分割層は完全に、表拡散層１２と同じタイプの拡散層であってもよく、もしくは完全に絶縁層であってもよく、または裏分割層の一部は表拡散層１２と同じタイプの拡散層であってもよく、残りの部分は絶縁層である。
【００５５】
第１電極４が絶縁層を使用することによりシリコン基板１１上に配置される場合、第１電極４は、第１電極４がシリコン基板１１から、第２電極５により取集される電荷と同じタイプの電荷を取集するのを防ぐために、シリコン基板１１から直接的に絶縁されてもよく、それにより、第１電極４が、シリコン基板１１を使用することにより第２電極５に導電接続されて短絡を引き起こすのを効果的に防ぐ、すなわち、第１電極４およびシリコン基板１１が互いに直接的に接触して短絡を引き起こすのを防ぐ。
【００５６】
第１電極４が表拡散層１２と同じタイプの拡散層を使用することによりシリコン基板１１上に配置される場合、第１電極４は、拡散シリコン基板１１から、ゲート線層２により取集される電荷と同じタイプの電荷、すなわち、第２電極５により取集される電荷と反対のタイプの電荷を取集することができ、それによりまた、第１電極４および第２電極５が短絡するのを防ぎ、光電池セル１００の出力を増加させる。
【００５７】
側部分割層は、シリコン基板１１を使用することにより、側部電極３および第２電極５が短絡するのを防ぐように構築され、それにより、第１電極４および第２電極５が短絡するのを防ぐ、すなわち、側部電極３およびシリコン基板１１が互いに直接的に接触して短絡を引き起こすのを防ぐ。例えば、側部分割層は、表拡散層１２と同じタイプの拡散層、および／または絶縁層であってもよい。すなわち、側部分割層は完全に、表拡散層１２と同じタイプの拡散層であってもよく、もしくは完全に絶縁層であってもよく、または側部分割層の一部は表拡散層１２と同じタイプの拡散層であってもよく、残りの部分は絶縁層である。
【００５８】
側部電極３が、絶縁層を使用することによりシリコン基板１１上に配置される場合、側部電極３は、側部電極３がシリコン基板１１から、第２電極５により取集される電荷と同じタイプの電荷を取集するのを防ぐために、シリコン基板１１から直接的に絶縁されることができ、それにより、側部電極３が、シリコン基板１１を使用することにより第２電極５に導電接続されて短絡を引き起こすことを効果的に防ぐ、すなわち、側部電極３およびシリコン基板１１が互いに直接的に接触して短絡を引き起こすのを防ぐ。
【００５９】
側部電極３が、表拡散層１２と同じタイプの拡散層を使用することにより、シリコン基板１１上に配置される場合、側部電極３は、拡散シリコン基板１１から、ゲート線層２により取集される電荷と同じタイプの電荷、すなわち、第２電極５により取集される電荷と反対のタイプの電荷を取集してもよく、それによりまた、側部電極３および第２電極５が短絡するのを防ぐ、すなわち、側部電極３およびシリコン基板１１が互いに直接的に接触して短絡を引き起こすのを防ぎ、光電池セル１００の出力を増加させる。
【００６０】
具体的には、本開示の実施形態において、側部分割層および裏分割層の少なくとも一方の少なくとも一部は、表拡散層１２と同じタイプの拡散層である。すなわち、側部分割層の少なくとも一部が表拡散層１２と同じタイプの拡散層であるか、裏分割層の少なくとも一部が表拡散層１２と同じタイプの拡散層であるかのいずれかであり、それにより、第１電極４と第２電極５との間の絶縁の効果を確実にするのみならず、光電池セル１００の出力を増加させる。
【００６１】
任意に、裏分割層は完全に、表拡散層１２と同じタイプの拡散層である。すなわち、裏分割層は、第１領域を完全に覆う裏拡散層１４である。したがって、製造は容易にされ、絶縁信頼性は良好となる。任意に、側部分割層は完全に、表拡散層１２と同じタイプの拡散層である。すなわち、側部分割層はシリコン基板１１の側面を完全に覆う側部拡散層１３である。したがって、製造は容易にされ、絶縁信頼性は良好となる。
【００６２】
本明細書において、シリコン基板、拡散層、反射防止層、および不動態化層などの概念、ならびに導電性媒体がシリコンウエハから電荷を取集する原理は全て当業者にはよく知られていることに留意されるべきである。詳細は本明細書においては再度説明されない。
【００６３】
加えて、本開示の任意の実施形態において、ゲート線層２は、間隔をあけて配置された複数の導電性の細いゲート線により形成された導電性誘電層であってもよく、細いゲート線は銀材料でできていてもよい。したがって、一方で、導電率は増加することができ、他方で、遮光領域は減少することができ、それにより光電池セル１００の出力を偽装した形で増加させる。裏電気層６はアルミニウム層、すなわちアルミニウム裏面電界であってもよい。したがって、一方で、導電率は増加することができ、他方で、費用は減少し得る。
【００６４】
まとめると、この本開示の実施形態による光電池セル１００において、裏分割層および側部分割層の少なくとも一方の少なくとも一部は、表拡散層１２と同じタイプの拡散層であることから、第１電極４と第２電極５との間の絶縁体が確実にされ得るのみならず、光電池セル１００の出力は効果的に増加し得る。
【００６５】
さらに、シリコン基板１１の側面に側部電極３を配置することにより、既存の光電池セルの表面上の第１電極は、第１電極がシリコンウエハの表側で遮光を実施するのを防ぐために、シリコンウエハの表側から裏側へ移動させられ得る。したがって、既存の光電池セルと比較すると、本開示の光電池セル１００の出力はより高い。さらに、本開示の光電池セル１００の第１電極４および第２電極５はシリコンウエハ１の同じ側に位置し、それにより、複数の光電池セル１００間の電気接続を円滑にし、溶接の困難性を減少させ、はんだの使用量を減少させ、ならびにまた溶接中および後続の積層プロセスにおける光電池セル１００の損傷可能性を減少させる。ここで、光電池セルの裏面は光電池セルのバックライト面を指し、光電池セルの表面は光電池セルの受光面を指す。表面は受光バックライト面を指し、裏面はバックライト面を指す。表側は受光側を指し、裏側はバックライト側を指す。
【００６６】
加えて、側部電極３はシリコンウエハ１の側面に配置され、それにより、光電池セル１００の製造の困難さを大幅に減少させ（例えば、シリコンウエハ１上に穴を製造することおよび穴に導電性媒体を注入することなどの製造プロセスが不要である）、次いで、製造速度を向上させるとともに、製造不良率および製造費用を低下させる。加えて、側部電極３がシリコン基板１１の幅方向における側の側面に配置される場合、電荷移動速度を向上させるために、シリコンウエハ１の表側から裏側へ移動する電荷の経路は効果的に短縮されることができ、それにより光電池セル１００の出力を偽装した形で増加させる。
【００６７】
本開示の実施形態において、側部電極３に垂直な方向におけるシリコンウエハ１のスパンは２０ｍｍ〜６０ｍｍである。すなわち、シリコンウエハ１は、互いに反対側に配置された（２つの）側面のグループを含み、側部電極３は一方の側面に配置され、側面のこのグループ間の距離は２０ｍｍ〜６０ｍｍである。例えば、図２および図３に示された例において、シリコンウエハ１が長方形シートであり、側部電極３がシリコンウエハ１の長い側の側面に配置される場合、シリコンウエハ１の幅は２０ｍｍ〜６０ｍｍである。例えば、本開示の別の例において（この例は図示されていない）、シリコンウエハ１が長方形シートであり、側部電極３がシリコンウエハ１の幅広い側の側面に配置される場合、シリコンウエハ１の長さは２０ｍｍ〜６０ｍｍである。したがって、シリコンウエハ１の表面から裏面へ移動させられる電荷の経路を短縮することができ、それにより電荷移動速度を増加させ、次いで、光電池セル１００の出力を増加させる。
【００６８】
例えば、本開示の任意の例において、シリコン基板１１は長方形シートである。本明細書において、「長方形シート」は幅広く理解され、すなわち、厳密に長方形のシートに限定されないことが留意されるべきである。例えば、おおよそ長方形シート、例えば、４つの頂角が丸い形のコーナまたは面取りを有する長方形シートもまた本開示の保護範囲に該当する。したがって、光電池セル１００を製造するのが便利であり、光電池セル１００を接続するのが便利である。
【００６９】
任意に、シリコン基板１１は長方形シートである。例えば、シリコン基板１１は、四角形のシリコンウエハ本体を長さ不変のやり方で分割する（これは、「分離すること」のみを意味し、「切断プロセスを行うこと」は特に意味しない）ことにより形成され得る。すなわち、四角形のシリコンウエハ本体は、長さ不変のやり方で、複数の長方形シート形シリコン基板１１に分割され得る。この場合、各シリコン基板１１の長さは四角形シリコンウエハ本体の長さに等しく、複数のシリコン基板１１の幅の合計は、四角形のシリコンウエハ本体の幅に等しい。
【００７０】
任意に、第１領域および第２領域が各々分離していない領域であり、共通部分セットを有しておらず、互いに接触していない場合、比較的面積の大きい第１電極４が製造され得る。任意に、第１電極４の外エッジは、シリコンウエハ１の厚さ方向に沿って突出しているとき、第１領域のプロファイル線の上に位置する。したがって、第１領域は、光電池セル１００の出力を増加させるために最大限使用され得る。本明細書において、平坦な構成要素（例えば、本明細書において説明された長方形シート形の第１電極４および第２電極５）について、「外エッジ」は平坦な構成要素のプロファイル線であり、線形の構成要素（例えば、本明細書において説明された細いゲート線）について、「外エッジ」は線形の構成要素の２つの端点であることが留意されるべきである。
【００７１】
任意に、第１領域および第２領域が各々分離していない領域であり、共通部分セットを有しておらず、互いに接触していない場合、比較的面積が大きい裏電気層６が製造され得る。任意に、裏電気層６は第２領域を完全に覆い、第２電極５は裏電気層６上に配置される。したがって、第２領域は、光電池セル１００の出力を増加させるために最大限使用され得る。
【００７２】
本開示の任意の実施形態において、ゲート線層２は、側部電極３の長さ方向に垂直に延在する複数の第２ゲート線２１を含む。すなわち、各二次ゲート線層２１は側部電極３の長さ方向に垂直である。したがって、二次ゲート線２１の電荷伝送経路を短縮することができ、それにより電荷伝送効率を向上させ、光電池セル１００の出力を増加させる。
【００７３】
シリコンウエハ１が長方形シートである例のみを使用することにより、本開示の特定の実施形態の光電池セル１００が以下で説明される。
【００７４】
任意に、第１領域および第２領域の各々は長方形であってもよく、第１領域の長さおよび第２領域の長さの各々はシリコン基板１１の長さに等しく、第１領域の幅と第２領域の幅との合計はシリコン基板１１の幅未満であり、第１領域および第２領域はシリコン基板１１の幅方向に離間している。任意に、第１領域および第２領域はそれぞれ、シリコン基板１１の２つの長い側に対して配置される。すなわち、シリコン基板１１は、シリコン基板１１の長い側に平行な２つの直線を使用することにより、２つの直線の２つの側に位置する第１領域および第２領域へ分割されてもよく、２つの直線間の領域は、第１領域と第２領域との間の間隙領域である。したがって、後続の製造が容易になる。当然、本開示はこれに限定されない。第１領域の形および第２領域の形は限定されない。例えば、第１領域および第２領域はさらに、三角形、半円形などに形成され得る。
【００７５】
任意に、第１電極４および第２電極５はそれぞれシリコンウエハ１の２つの長い側に対して配置されるとともにシリコンウエハ１の長さ方向に沿って延在し、側部電極３は、シリコンウエハ１の、第１電極４の側部の長い側に隣接した側面に配置される（図２および図３に示されるとおり）。すなわち、側部電極３は、シリコンウエハ１の、幅方向において、第１電極４の側部に隣接した側面に配置される。すなわち、第１電極４および第２電極５はシリコンウエハ１の幅方向に離間しており、それぞれ、シリコンウエハ１の２つの長い側に対して配置され、側部電極３はシリコンウエハ１の長い側の側面に配置され、すなわち、幅方向においてシリコンウエハ１の側部の側面に配置され、第１電極４に近い側に配置される。したがって、電荷伝送経路はより短く、光電池セル１００の出力はより高く、光電池セル１００はより単純かつ便利に製造され、光電池セル１００を接続するのがより便利である。
【００７６】
任意に、第１電極４および第２電極５の各々は、長方形シートであってもよいとともにシリコン基板１１の長さと等しい長さを有し、その結果、第１電極４および第２電極５の各々の２つの幅広い側および１つの長い側がそれぞれ、シリコン基板１１の２つの幅広い側および１つの長い側と整列する。このとき、空間を完全に使用することができ、光電池セル１００の出力が増加し、続いて光電池セル１００を接続するのが便利である。
【００７７】
加えて、側部電極３はまた、シート形になるように構築されてもよく、シリコンウエハ１の幅方向におけるある側の側面を完全に占めてもよく、それにより、光電池セル１００の出力を増加させる。当然、側部電極３、第１電極４、および第２電極５の特定の構造はこれに限定されない。例えば、側部電極３、第１電極４、および第２電極５はさらに、それぞれ、間隔をあけて分布する複数のサブ電極により別々の電極になるように形成され得る。
【００７８】
本開示の第２態様の実施形態による光電池セル１００を作製するための方法が、添付図面を参照して以下で説明される。
【００７９】
具体的には、作製方法は以下のステップＡ、ステップＢ、およびステップＣを含む。
【００８０】
ステップＡ：シリコン基板１１を得る。例えば、複数のシリコン基板１１が、四角形の標準のシリコン基板本体を長さ不変のルールに従い少なくとも１回分割するというやり方で得られ得る。
【００８１】
ステップＢ：シリコンウエハ１を得るために、シリコン基板１１に表拡散層１２と、側部分割層と、裏分割層とを作製する。具体的には、表拡散層１２はシリコン基板１１の表面に作製され、側部分割層は側面に作製され、裏分割層は裏面に作製される。
【００８２】
例えば、本開示の例において、側部分割層は、側部拡散層１３であって、表拡散層１２と同じタイプであり側面を完全に覆う側部拡散層１３であり、裏分割層は、裏拡散層１４であって、表拡散層１２と同じタイプであり第１領域を完全に覆う裏拡散層１４である。
【００８３】
ステップＢは具体的には、第１に、シリコン基板１の全ての表面に同じタイプの拡散層を作製すること、次いで、拡散層の、表拡散層１２、側部拡散層１３、および裏拡散層１４として使用される部分へ保護層（例えば、パラフィン層または水フィルム層）を施し、次いで、拡散層の、保護層が施されていない部分を除去すること、ならびに最後に、表拡散層１２、側部拡散層１３、および裏拡散層１４を得るために保護層を取り除くことである。
【００８４】
任意に、シリコン基板１１はＰ型シリコンから作られ得る。この場合、前述の拡散層はリン拡散層であってもよい。
【００８５】
ステップＣ：シリコン基板１１の裏面に裏電気層６を作製し、裏電気層６に第２電極５を作製し、側部分割層に側部電極３を作製し、裏分割層に第１電極４を作製し、表拡散層１２にゲート線層２を作製する。
【００８６】
本明細書において、光電池セル１００の出力をさらに増加させるために、反射防止層１０１が表拡散層１２に作製されてもよく、その結果反射防止層１０１は表拡散層１２を完全に覆い、次いで、表拡散層１２にゲート線層２を間接的に作製するために、ゲート線層２が反射防止層１０１に作製されることが留意されるべきである。したがって、反射防止層１０１は光電池セル１００の日光の反射を減少させるために配置され、それにより、光電池セル１００の出力を効果的に増加させる。
【００８７】
したがって、本開示のこの実施形態による光電池セル１００を作製するための方法は単純なプロセスを有し、容易に実装され、困難さが低く、費用が低い。
【００８８】
本開示の特定の実施形態による光電池セル１００および光電池セル１００を作製するための方法が、添付図面を参照して以下で簡潔に説明される。
【００８９】
図１に示されるとおり、光電池セル１００は長方形シート形シリコン基板１１を含み、シリコン基板１１の表面は表拡散層１２を有し、反射防止層１０１が表拡散層１２に存在し、ゲート線層２が反射防止層１０１に存在し、側部拡散層１３が幅方向におけるシリコン基板１１のある側の側面に存在し、側部電極３が側部拡散層１３に存在し、シリコン基板１１の裏面は離間した第１領域と第２領域とを含み、第１電極４が第１領域に存在し、裏電気層６が第２領域に存在し、第２電極５が裏電気層６に存在する。前述の構成要素の形および配置の位置は図１〜図３に示される。
【００９０】
具体的には、光電池セル１００が作製されるとき、四角形の標準のシリコン基板本体（例えば、仕様が１５６ｍｍ＊１５６ｍｍである標準のシリコン基板）が第１に、レーザーを使用することにより、長さが不変（例えば長さの各々が１５６ｍｍである）の２〜８個の長方形シート形シリコン基板１１になるように均等に分割および切断されてもよく、次いで、光電池セル１００を製造する後続のプロセスが実施される。当然、本開示はこれに限定されず、さらに、長方形シート形シリコン基板１１は別のやり方またはプロセスを使用することにより得られ得る。本明細書において、四角形の標準のシリコン基板本体が２〜８個の部分になるように均等に分割されるとき、一方で、表面から裏面へ電荷が移動する距離を短縮することができ、その結果、電荷取集が効率的かつ容易となり、それにより、光電池セル１００の出力を増加させ、他方で、シリコン基板１１は容易に切断および製造され、光電池セル１００が後に直列または並列に接続されるときに比較的少量のはんだが消費され、それにより、光電池セル１００が直列または並列に接続された後の出力全体を向上させ、費用を低下させることが留意されるべきである。
【００９１】
光電池セル１００を作製するための方法は、シリコン基板１１がＰ型シリコンでできている例を使用することにより以下に説明される。
【００９２】
ステップａ１．洗浄およびテクスチャ加工を実施する：洗浄はシリコン基板１１の各表面上のゴミを取り除き、テクスチャ加工はシリコン基板１１の各表面の反射性を低下させる。
【００９３】
ステップａ２．拡散および接合準備を実施する：Ｐ−Ｎ接合を作製するために、両面拡散が拡散炉を使用することによりシリコン基板１１で実施され、その結果、シリコン基板１１の各表面は同じタイプの拡散層を有する。
【００９４】
ステップａ３．マスク保護を実施する：第１領域の拡散層（すなわち、裏拡散層１４として使用されるもの）および第１領域に隣接する側面の拡散層（すなわち、側部拡散層１３として使用されるもの）がパラフィンを使用することにより保護される。
【００９５】
ステップａ４．エッチングを実施する：パラフィンにより保護されておらずシリコン基板１１の側面および裏面にある裏接合部が除去される。
【００９６】
ステップａ５．パラフィン保護を除去し、ホスホシリケートガラスを除去し、それにより、パラフィンにより保護された裏拡散層１４および側部拡散層１３を得る。
【００９７】
ステップａ６．表拡散層１２上に反射防止層１０１を蒸着する、反射防止層１０１の材料はＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮｘＯｙ、およびＳｉＮｘＣｙを含むがこれらに限定されない。
【００９８】
ステップａ７．第２領域の長さ方向に沿って裏電気層６をスクリーン印刷し、裏電気層６の長さ方向に沿って第２電極５をスクリーン印刷し、裏拡散層１４の長さ方向に沿って第１電極４をスクリーン印刷し、乾燥を実施し、第１電極４は裏拡散層１４と厳密に一致し、短絡を防ぐために、裏電気層６と第１電極４との間には安全な距離が存在する。
【００９９】
ステップａ８．ゲート線層２における各二次ゲート線２１を第２電極５に垂直にすることを可能にするために、表拡散層１２の幅方向に沿ってゲート線層２をスクリーン印刷し、乾燥を実施する。
【０１００】
ａ９．側部拡散層１３の長さ方向に沿って側部電極３をスクリーン印刷し、乾燥を実施する。本明細書において、ステップａ７、ａ８、およびａ９を実施する順序は、実際の必要性に応じて柔軟に変更され得ることが留意されるべきである。加えて、本明細書において言及される「逆側」または「裏」の各々は裏面を意味し、「表」は表面を意味する。
【０１０１】
本開示の第３態様の実施形態による光電池セル配列１０００が以下で説明される。
【０１０２】
光電池セル配列１０００は、前述の第１態様の実施形態による複数の、すなわち、少なくとも２つの光電池セル１００を直列および／または並列に接続することにより形成される。例えば、光電池セル配列１０００は第１光電池セル配列１００Ａ、第２光電池セル配列１００Ｂ、または第３光電池セル配列１００Ｃであってもよく、第１光電池セル配列１００Ａは、単一列複数行配列で直列に配置された複数の光電池セル１００を接続することにより形成され、第２光電池セル配列１００Ｂは複数の第１光電池セル配列１００Ａを並列に接続することにより形成され、第３光電池セル配列１００Ｃは複数の第２光電池セル配列１００Ｂを直列に接続することにより形成される。
【０１０３】
したがって、本開示のこの実施形態による光電池セル配列１０００は、高出力、高エネルギー効率、および単純な構造を有し、単純かつ便利に製造され、低費用である。具体的には、本開示のこの実施形態の光電池セル配列１０００の出力は高く、バイパス保護を実施するためにダイオードを追加する必要はなく、その結果費用は低い。加えて、正および負の接続箱が光電池セル配列１０００の２つの側に分布していてもよく、それにより、隣接する構成要素間の接続ケーブルの使用量を減少させ、発電所の費用を低下させる。
【０１０４】
本開示の第４形態の実施形態による太陽電池セルが以下で説明される。
【０１０５】
太陽電池セルは、前述の第３態様の実施形態の光電池セル配列１０００を含む。例えば、太陽電池セルは、表側から裏側へ順次以下のものを含み得る：第１パネル、第１接合層、光電池セル配列１０００、第２接合層、および第２パネル。第１パネルは、光電池セル１００の表側に位置するとともに、遮光を回避するためにガラス材料でできたガラスパネルであってもよく、第２パネルは、光電池セル１００の裏側に位置するとともに、標準的な裏板であってもよく、または第２パネルもまたガラス材料でできたガラスパネルであってもよい。この場合、太陽電池セルは二重ガラス構成要素であり得る。第１接合層は、第１パネルと光電池セル１００との間に配置されるとともに第１パネルを光電池セル１００に接合するのに使用される。この場合、第１接合層は、良好な透光性効果を確実にするために、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｖｉｎｙｌ  Ａｃｅｔａｔｅ）、すなわち、エチレン酢酸ビニルコポリマーの略称）材料でできていてもよく、または、透明シリカゲルなどの材料でできていてもよい。第２接合層は第２パネルと光電池セル１００との間に配置されるとともに、第２パネルを光電池セル１００に接合するのに使用される。この場合、第２接合層は、良好な透光性効果を確実にするために、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル、すなわち、エチレン酢酸ビニルコポリマーの略称）材料でできていてもよく、または、透明シリカゲルなどの材料でできていてもよい。したがって、太陽電池セルはより高い出力、より高いエネルギー効率、およびより低い費用を有し、単純かつ便利に製造される。
【０１０６】
本開示の２つの特定の実施形態による太陽電池セルが以下で簡潔に説明される。
【０１０７】
実施形態１
太陽電池セルは、表側から裏側へ順次配置された第１パネル、第１絶縁層、光電池セル配列１０００、第２絶縁層、および第２パネルを含み、光電池セル配列１０００は前述の第１光電池セル配列１００Ａである。すなわち、複数の光電池セル１００は同じ設置形態（例えば、全ての表面が後ろ向きであり、全ての側部電極３が下向きである設置形態）において順次配置され、直列に接続される。
【０１０８】
この場合、単一の列における複数の光電池セル１００は同じ形態で置かれることから、各光電池セル１００の第２電極５は、先行する光電池セル１００の第１電極４に隣接する。換言すると、各光電池セル１００の第１電極４は次の光電池セル１００の第２電極５に隣接する。したがって、２つの隣接する光電池セル１００の第２電極５および第１電極４は、直列接続される目標を達成するために、シリコンウエハ１の長さ方向に沿って導電性バンド１００１（例えば、はんだストリップ）を使用することにより電気的に接続され得る。
【０１０９】
当然、本開示はこれに限定されず、２つの隣接する光電池セル１００の第２電極５および第１電極４は、シリコンウエハ１の幅方向に沿って導電性バンド１００１（例えば、はんだストリップ）を使用することにより、さらに電気的に接続され得る。当然、本開示は依然としてそれに限定されない。例えば、２つの隣接する光電池セル１００の第２電極５および第１電極４はさらに、第２パネルを使用することにより直列に接続され得る。具体的には、この実施形態において、貫通穴が第２絶縁層に存在してもよく、第２パネルは、隣接する第２電極５および第１電極４を、貫通穴を通じて直列に伝導的に接続するための導体を含み得る。したがって、第２パネルの導体は、２つの隣接する光電池セル１００を直列に接続し得る。変形解決策は本明細書において詳細に説明されない。
【０１１０】
したがって、前述のセルがパッケージ化されるとき、以下のステップが使用され得る。第１に、複数の光電池セル１００が単一列複数行配列において配置され、次いで、光電池セル配列１０００を得るために、２つの隣接する光電池セル１００が導電性バンド１００１（例えば、はんだストリップ）を使用することにより直列に接続され、母線１００２が導出される。次いで、下から上への順で、第１パネル（例えば、ガラス）、第１絶縁層（例えば、ＥＶＡ）、光電池セル配列１０００、第２絶縁層（例えば、ＥＶＡ）、および第２パネル（例えば、セル裏板）が順次置かれ、積層機械内に置かれて積層され、それにより、太陽電池セルをパッケージ化し、太陽電池セルを得る。
【０１１１】
実施形態２
実施形態２は実施形態１とおおよそ同じであり、違いは以下のみである：光電池セル配列１０００が第３光電池セル配列１００Ｃである。例えば、第３光電池セル配列１００Ｃは、「３片が第１に並列に接続され次いで２片が直列に接続される」というやり方で第１光電池セル配列１００Ａにより形成され得る。したがって、前述のバックコンタクトセルがパッケージ化されるとき、以下のステップが使用され得る。第１に、複数の光電池セル１００が単一列複数行配列において配置され、次いで２つの隣接する光電池セル１００が、第１光電池セル配列１００Ａを得るために導電性バンド１００１（例えば、はんだストリップ）を使用することにより直列に接続され、次いで、２つの第２光電池セル配列１００Ｂを形成するために、６つの第１光電池セル配列１００Ａが母線１００２を使用することにより３つずつ並列に接続され、次いで、第３光電池セル配列１００Ｃを形成するために２つの第２光電池セル配列１００Ｂが直列に接続され、それにより、光電池セル配列１０００を得、次いで、正および負電極がそれぞれ、光電池セル配列１０００の２つの端部から導出される。
【０１１２】
次いで、下から上への順で、第１パネル（例えば、ガラス）、第１絶縁層（例えば、ＥＶＡ）、光電池セル配列１０００、第２絶縁層（例えば、ＥＶＡ）、および第２パネル（例えば、セル裏板またはガラス）が順次置かれ、積層機械内に置かれて積層され、接続箱およびフレームが取り付けられ、それにより、太陽電池セルをパッケージ化および製造し、太陽電池セルを得る。本明細書において、接続箱の堆積場所は、実際の要求をより良好に満たすために、実際の要求に従って配置され得ることが留意されるべきである。例えば、接続箱は光電池セル配列１０００の２つの端部に配置されてもよく、または、光電池セル配列１０００の２つの近いエッジで裏面に配置されてもよい。
【０１１３】
まとめると、本開示の実施形態による光電池セル１００および光電池セル配列１０００は以下のいくつかの利点を有する。
【０１１４】
第１に、第１電極４および第２電極５は両方ともシリコン基板１１の裏側に位置することから、シリコン基板１１の表面についての第１電極４の遮光の問題が効果的に解決され、光電池セル１００の出力を増加させ、銀ペーストの使用量を減少させ、製造費用を低下させ得る。さらに、表ゲート線層２により取集された電荷は、シリコン基板１１の側面に側部電極３を配置するやり方で裏側の第１電極４へ移動させられるため、それにより、光電池セル１００の製造プロセスを大幅に単純化し、光電池セル１００の製造上の困難さおよび製造費用を低下させ、光電池セル１００は大規模大量生産の対象となり得る。
【０１１５】
しかしながら、先行技術において、ＥＷＴ（エミッタラップスルーバックコンタクトセル（ｅｍｉｔｔｅｒ  ｗｒａｐ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｃｅｌｌ））、ＭＷＴ（メタルラップスルーバックコンタクトセル（ｍｅｔａｌ  ｗｒａｐ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｃｅｌｌ））、またはＩＢＣ（櫛形バックコンタクトセル（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ  ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｃｅｌｌ））などのバックコンタクトセルについて、表の遮光を減少させるために、表面は完全にゲート線を有しなくてもよく、または主ゲート線を有しなくてもよい。しかしながら、ＥＷＴ、ＭＷＴ、またはＩＢＣなどのバックコンタクトセルの製造プロセスは極めて複雑である。例えば、ＭＷＴセルおよびＥＷＴセルについて、シリコンウエハにレーザー穴あけが実施される必要があり、電極またはエミッタ領域が穴を通じてセルの裏に製造され、製造上の困難さは大きく、費用は高く、構成要素が製造されるときに多量のはんだも消費される必要がある。製造プロセスのためのＩＢＣセルの要件は極めて高く、したがって、ＩＢＣセルは小規模生産の対象にのみなり得る。
【０１１６】
第２に、第２電極５および第１電極４は両方とも光電池セル１００の裏側に置かれ、それぞれ幅方向においてシリコン基板１１の２つの側に置かれる。したがって、２つの隣接する光電池セル１００は重ね合わされる必要が無い場合があり、順次配置され、直列に直接的に接続され、それにより、溶接損傷率を低下させ、またはさらには、既存のはんだ使用量と比べてはんだ使用量をおおよそ２／３だけ減少させ、次いで、導電性バンド１００１（例えば、はんだストリップ）の熱損失を大幅に減少させ、光電池セル配列１０００の出力を効果的に向上させる。さらに、２つの隣接する光電池セル１００の第２電極５および第１電極４は光電池セル１００の裏側に接続され得る。したがって、２つの隣接する光電池セル１００間の間隙が減少する。さらに、母線１００２は光電池セル１００から直接的に導出されてもよく、それにより、光電池セル配列１０００の総面積を減少させ、光電池セル配列１０００の有効面積を増加させ、次いで、光電池セル配列１０００の出力を増加させる。
【０１１７】
しかしながら、先行技術において、光電池セルの裏電極および隣接する光電池セルの表電極が、錫ペーストを使用することによりタイル配置構成のやり方で重なり合うとともに直列に接続される接続プロセスが存在する。しかしながら、そのようなやり方は、多量の溶接材料を節約することができるとともに熱損失を減少させることができるが、タイル配置構成の態様の構成要素を製造するための方法は、溶接プロセスおよび後続の積層プロセスにおいて光電池セルの破壊または損傷を極めて容易に引き起こし、積層位置にある光電池セルが発電に参加し得ず、廃棄を生じさせるとともに構成要素出力に影響を及ぼす。
【０１１８】
第３に、光電池セル配列１０００は直列接続と並列接続とを組み合わせた構造であってもよく、このとき、製造費用は効果的に低下し得る。したがって、正および負の接続箱が光電池セル配列１０００の２つの側に分布してもよく、その結果、ケーブル使用量を減少させるとともに発電所の費用を低下させる。
【０１１９】
しかしながら、先行技術において、光電池セル配列における全ての光電池セルは、順次直列に接続される必要がある。したがって、バイパス保護を実施するために追加的なダイオードが追加される必要がある。信頼性が高くなく構造が複雑であるのみならず、製造費用が高く大規模大量生産が容易とならない。
【０１２０】
本開示の説明において、例えば「上」、「より下」、「表」、および「裏」という用語により示された向きまたは位置関係は添付図面に示された向きまたは位置関係に基づき、言及された装置または構成要素が特定の向きを有する必要がある、または特定の向きで構築され作動させられる必要があることを示すか暗示するというよりむしろ、例証および説明の容易さおよび簡潔さのためのみに使用されることが理解されるべきである。したがって、そのような用語は本開示の限定として解釈されるべきではない。
【０１２１】
本開示において、別段の特定または限定がない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」、および「固定された」という用語は幅広く理解されるべきであり、例えば、これは直接接続であってもよく、中間媒体を通じて互いと間接的に接続されてもよく、または２つの要素内の連通であってもよく、または２つの要素間の相互作用関係であってもよい。当業者は、特定の状況による本開示における用語の特定の意味を理解し得る。本開示において、別段の明確な特定または限定がない限り、第２特徴「上」または「より下」にある第１特徴は、第２特徴と直接接触している第１特徴、または、第２特徴と中間媒体を使用することにより間接接触する第１特徴であり得る。
【０１２２】
この明細書の説明において、「実施形態」、「いくつかの実施形態」、「例」、「特定の例」、または「いくつかの例」などの指示語の説明は、実施形態または例を参照して説明された特定の特性、構造、材料、または特徴が本開示の少なくとも１つの実施形態または例に含まれることを意味する。この明細書において、前述の用語の例示的な説明は必ずしも同じ実施形態または例を指さなくてもよい。加えて、説明された特定の特性、構造、材料、または特徴は、任意の１つまたは複数の実施形態または例において、適切なやり方で組み合わされ得る。加えて、矛盾無しに、当業者は、この明細書において説明された異なる実施形態または例ならびに異なる実施形態および例の特徴を統合し得るとともに組み合せ得る。
【０１２３】
本開示の実施形態が示されるとともに説明されたが、当業者は、上記実施形態が本開示を限定すると解釈され得ず、本開示の原理および目的から逸脱すること無しに、実施形態において変形、代替、および修正がなされ得ることを理解し得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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